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La présente invention se rapporte à un équipement.de me- sures électriques et à des procèdes de comparaison pour mesurer des diamètres de fils.
Suivant une des caractéristiques de la présente invention, on prévoit un procédé de comparaison pour mesurer le diamètre (comme défini dans la présente spécification) d'un fil (le fil à contrôler); dans lequel l'éclairement de deux cellules photoélectriques est respectivement réduit, dans le premier cas en insérant le fil à contrôler dans le chemin d'éclairement allant à la cellule photoélec- trique, et dans l'autre cas, d'un certain degré correspondant à l'insertion d'un fil étalon ou jauge en un point équivalent dans le chemin d'éclairement allant à cette cellule photoélectrique, et en déterminant le degré de déséquilibre dans l'éclairement de deux
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cellules photoélectriques.
Suivant une autre caractéristique de la présente inven- tion, on prévoit une méthode de comparaison pour contrôler ou vérifie le diamètre (comme défini dans la présente spécification) d'un fil (le fil à contrôler) dans lequel l'éclairement de deux cellules photoélectriques est respectivement réduit, dans le premier cas en insérant le fil à contrôler dans le chemin d'éclairement allant à la cellule photoélectrique, et dans l'autre cas, en insérant dans le chemin d'éclairement allant à la cellule photoélectrique un coin photographique équivalent en perte de transmission de lumière à un fil étalon ou jauge et déterminant le degré de déséquilibre dans l'éclairement des deux cellules photoélectriques.
Suivant une autre caractéristique de la présente inventioi on prévoit un dispositif de comparaison pour mesurer le diamètre des fils dans le but de comparer le diamètre (comme défini dans la celui présente spécification) d'un fil (le fil à controler) avec/d'un autrE fil, pris comme étalon ; ce dispositif de comparaison comprend une paire de cellules photoélectriques, des moyens pour éclairer les dites cellules photoélectriques des moyens pour détecter les débits des dites cellules photoélectriques pour comparer leur intensité respective d'éclairement, des moyens pour permettre que le fil à contrôler soit inséré dans le chemin d'éclairement allant à une cellule photoélectrique, et des moyens pour insérer à un point équi- valent dans le chemin d'éclairement allant à l'autre cellule photo- électrique le fil étalon ou un élément équivalent.
Suivant encore une autre caractéristique de la présente invention, on prévoit un dispositif de comparaison pour mesurer le diamètre des fils dans le but de comparer le diamètre (comme défini dans la présente spécification) d'un fil (le fil à contrôler) avec celui d'un autre fil, pris comme étalon ;
ce dispositif de comparai- son comprend une paire de cellules photoélectriques, une source de lumière unique aisposée pour éclairer également les deux cellules photoélectriques, des moyens pour amener le fil à contrôler à intercepter le enemi lumineux allant à une cellule photoélectrique
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coin photographique équivalent en perte de transmission de lumiè- le au fil étalon, inséré dans le chemin lumineux allant a l'autre cellule photoélectrique, un circuit en pont répondant uux debits -les deux cellules, un voltmètre à tube pour détecter la remponse du circuit en pont,
et un compteur indicateur contrôlé par le voltmètre électronique et étalonné pour lire 'en pourcentages les deviations à partir d'une norme.
L'invention sera décrite en se référant au dessin annexé représentant un exemple de réalisation préieré de l'invention.
Dans les dessins, la figure 1 représente la partie principale-d'un disposi- tif de comparaison photoélectrique pour mesurer le fil ; la figure 2 est une représentation schématique de,, la par- tie principale du dispositif photoélectrique de la figurer; la figure 3 représente un voltmétre électronique et une source d'alimentation en énergie stabilisée devant être utilisée avec le dispositif de' la figure 2.
Le dispositif de comparaison que l'on va décrire est un dispositif de mesure de diamètre de fils, particulièrement destiné à être utilisé dans un procédé continu par lequel le diamètre moyen du fil, intégré sur une longueur spécifiée) est comparé de façon continue avec le diamètre requis indiqué par le dispositif de compa- raison avec un tronçon de fil servant de calibre. Le fil peut, par exemple, sortir d'un bain de recouvrement et l'uniformité de lu couche de recouvrement peut ainsi être vérifiée d'une façon conti- nue dans le but d'effectuer tout réglage nécessaire. De tels régla- ges peuvent être faits automatiquement, si on le désire, par un servomécanisme commandé par le dispositif de comparaison.
Les méthodes précédentes de mesure entrainaient des vérifications rapides et fréquentes à l'aide d'una micromètre, cnais Il est prouvé que malgré les vérifications fréquentes, des variations dans le recouvrement du fil peuvent se produire de distaice en dis- t@@ce, par exemple de centimètre en centimètre
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Le "diamètre" doit être compris comme s'étendant aux fils ovales de façon à inclure toute dimension radiale de ceux-ci.
En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 repré- sente.les détails essentiels d'un dispositifs "comparateur" de dia- mètre dans lequel une certaine longueur de fil peut être comparée en ce qui concerne le diamètre avec un étalon optique établi dans le dispositif de mesure au moyen d'un morceau de fil de diamètre con- nu. Le dispositif de mesure comprend deux cellules photoélectriques.
V5 et V6, également éclairées par une seule source de lumière compre' nant une lampe à filament LS, à ceci près que dans le chemin allant dans à la cellule V6, un toron de fil CW est représenté, tandis que le chemin allant à l'autre cellule, V5, on a représenté un coin WD se déplaçant dans les guides (non représentés) et ayant une vis de réglage AS se déplaçant dans un panneau PN. Le coin WD est dans le cas présent un "coin" optique formé d'une plaque photographique de densité pouvant varier uniformément et connue sous le nom de "plaque teintée" ou de "coin photographique". En faisant varier la position du coin dans le chemin lumineux conduisant à la cellule V5, l'éclaire ment des deux cellules photoélectriques peut être réglé à égalité, de manière à fournir .un calibrage en fonction du morceau de fil utilisé.
Non représenté dans la figure 1, mais indiqué sur les fi- gures 2 et 3, le dispositif de comparaison comprend également un cir- cuit en pont et un voltmètre électronique pour comparer les varia- tions en intensité d'éclairement entre les deux cellules photoélectri ques provenant des obstacles placés ultérieurement dans le chemin lumineux allant à chaque cellule.
Le morceau de fil utilisé pour le calibrage peut être un morceau de fil étalon du diamètre requis établi pour des buts de calibrage au lieu du fil à contrôler, ou un morceau du fil à contrô- ler lui-même, mesuré exactement au moyen d'un micromètre, le calibra- ge étant effectué de manière à permettre la déviation du diamètre, (s'il en existe) de la valeur désirée. La méthode de calibrage sera décrite plus complètement ci-après.
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Les cellules sont connectées <en opposition à travers une ligne stabilisée de 150 volts, comme représenté dans les figures 2 @ et 3, et la jonction de la paire de cellules est alimenta à la gril
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le d'un tube pentode V4:, agissant comme !un électronétoee. Un tube électromètre peut être défini comme un tube thermoionique d'impédan- ce d'entrée très élevée à la grille de contrôle et d'isolement très élevé. Pour réaliser ceci, ce tube est pour fonctionner avec des pontiels d'électrodes faibles, réduisant ainsi le courant de
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grille.
Ceci permet aux cellules photoélectriques d'être chargées seulement par l'impédance d'en-trée du tube: électromètre qui, dans ce cas, en utilisant une 6BS7 comme électromètre, est aux environs de 500 kilo-mégohms. @
L'anode et la cathode du tube sont connectée
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respectivement à des points placés sur à]viseùr àe pojtentiel f formé de résistances de. stabilité élevée connectée également tra- vers une source d'alimentation stabilisée, jet par ce moyen, un cir- cuit pont est obtenu dans quel éle,ctromëtre fonctionne cuit pont est obtenu dans quel letube éleotromètre fonctionne comme détecteur pour les changements de poyitent3:
e1 au point de jpnc- tion des deux cellules..Par l'arrangement adopté, le débit réxul- de lumière provoqués Par la lampe L5 'puisque de tels chansomonts tant des deux cellules est Indépendant ces changemens" /&fTen deux cellules d'une façon égale,
La figure 3 représente un voltmètre électronique et l'équipement d'alimentation en puissance qui comprend un transforma- teur de courant Tl, disposé pour être par des fusibles et des commutateurs, non représentés, source de courant alterna-
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tif.
Des enroulements secondaires a-a d-d , sont prévus pour ali- menter un courant de chauffage des tubes et,la lampe LS, comme re-
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présenté, tandis que l'enroulement secardai;re principal, à prise médiane, est connecté à un tube redresseur Vl, dont le débit est .filtré en Cl et appliqué pour stabiliser letube V2, par l'intermé-
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diaire de R1 pour établir la ligne de tisi'on stabilisée de 150 volts, comme indiqué. '
Le voltmètre à tube équilibré comprend un tube triode
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double V3, dont les cathodes sont couplées et connectées à un divi- seur de potentiel R2, RS à travers la ligne stabilisée de manière . à être un potentiel commun au-dessus de la terre.
Ceci amène le tube à être suffisamment polarisé pour permettre que les tensions soient mesurées aux grilles sans qu'il se produise une charge appré- ciable sur la source mesurée pour le passage du courat de grille, R4, R5 sont des résistances d'anode individuelles connectées à,la ligne haute tension stabilisée, et sont choisies avec 'des tolérances plutôt étroites de façon à assurer qu'un tube non équilibré, quand il est placé dans le circuit, soit révélé comme ne pouvant convenir dans ce but en donnant une lecture différente par rapport au zéro.'
Le tube fonctionne avec une tension de chauffage réduite de manière à réduire la charge de courant grille. Un milliampére- mètre Ml, position centrale zéro, étalonnéen poucentages "plus" et "moins" à partir de zéro, est connecté entre les deux anodes.
La grille d'une section de triode, par exemple (a), est connectée à un potentiel fixe, déterminé par le diviseur de poten- tiel dont il a été question ci-dessus, R6-R9, formé de résistances à haute stabilité, à la jonction de R7 et R8, et la section de gril- le (b) est connectée à l'anode de V4.
On peut mentionner ici que la partie représentée dans la figure 2 est alimentée comme une unité séparée ou "tête", couplé à la partie du voltmètre électronique par-un connecteur ou câble à voies multiples, indiqués par les bornes 1 à 9 dans la figure 2.
Pour obtenir l'impédance d'entrée élevée nécessaire, V4 est alimenté à un potentiel d'écran de 12 volts, développé à tra- vers R8, et un potentiel d'anode de 16 volts, développé à travers R7 et R8 en série, et applique à travers RIO, une résistance de charge pour V4. Ces deux potentiels sont mesurés par rapport à la cathode,et potentiel de chauffage de V4 est réduit à 3,5 volts à partir d'une valeur normale d'environ 6 volts, pour éviter la possi- bilité de courant grille.
Dans les conditions mentionnées ci-dessus, le courant
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moyen du tube électromètre (o'est-à-dire lors de la position d'équi- libre de V4-V5) est disposé pour être de 33 micro-ampère qui, passant à travers R10, produit une chute de potentiel, @
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vement 4 volts. En conéquence, pour cette valeur de dpurin4,,b potentiel d'anode est celui de l'écran, et puisque ces deux points sont connectés aux deux grilles du voltmètre à tube Équilibré V3,
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le compteur indicateur Mil est amené à la eévi4t,on, ge 'lucti're zero.
V4 est polarisé à son point de fonctionnement optimum, pour'un (;ou-
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rant d'anode de 33 micro-ampères et le,' tube répond Àànsi'é6pleojent bien aux tolérances au-dessus et au-dessous de la position moyenne de calibrage.
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L'étalonnage, à la fois de 1'instrtmaxG' .u.-adta$ (utel3t-ît dire compteur Ml) et du tube électrcm&tre comme dispositif 4f6pulozi- nage sera maintenant décrit plus en détail.
Au départ, sans la présence de'fil dans le chemin allant
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'D'6, sans présenae coïn ) " dans cer.r V8 et sans la présence de coin photographique dans le chemin f4llan. à V5, le compteur M1 devrait être à zéro (centre), ou s'il n'en est pas ainsi, alors les cellules photoélectriques peuvent être inter- changées, ou remplacées ou les résistances critiques, comme mention-
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nié ci-dessus, peuvent être vérifiées du remplacées. Aucun '14istrtt.', ment de réglage nta été indiqué et n'est en fait, néaassaie,' tl. supposant un équilibre raisonnable, puisque l'ensemble de l'équilibre nécessaire peut être réalisé ultérieurement au moyen dii Ç.9.LX4 potor. graphique. , ' ', 1 j , , '.
Pour l'étalonnage initial du compteur M1, un fil de dis- mètre ,soigneusement mesuré est utilisé.' comme étalon, ,et coin photo
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graphique réglé jusque ce que le compteur se trouvje au centre du graphique réglé jusqu'à que comùteub 'tioùvµ jéç cadran gradué (en supposant qu'il doive être étalonné uss dévia-' tiens égales plus et moins à partir dtune norme) 'u yy cette ' V position est indiquëe comme étant le zéro. und gamme di fil.s variant de pour- centages connus à partir du fil "étalcn" est alors'Insérée, et sans <
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autre réglage du coin photographique,.les graduation sont marquées aur 4e cadran suivant de telles varia lone de potfeentages.
Puisque,
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comme mentionné ci-dessus, le tube électromètre fonctionne aux envi- rons de son point optimum, la réponse sera pratiquement linéaire,et le cadran peut être subdivisé linéairement.
Le cadran gradué obtenu peut être vérifié, si on le désire à quelques points à l'une ou l'autre extrémité de la gamme de fils requise devant être couverte, ou pour l'exprimer d'une autre façon, la gamme de fonctionnement pratique de l'instrument est déterminée par le diamètre de fil extrême pour lequel l'étalonnage reste prati- quement exact en fonction des déviations de pourcentages.
On peut noter qu'un simple coin photographique peut être insuffisant pour couvrir la gamme possible ou requise, et que le coin qui est un dispositif de contrôle de précision, peut en consé- quence être complété par un dispositif moins précis sous la forme d'un obturateur photographique réglable.
L'étalonnage de l'instrument pour utilisation avec un fil déterminé sera maintenant évident, le fil étalon étant inséré au lieu du fil à contrôler et le coin photographique (et l'obturateur) réglés pour donner zéro sur le compteur Ml ou une déviation corres- pondant à la déviation du fil "étalon" à partir de la valeur étalon véritable requise, si cette valeur n'est pas disponible,
La disposition représentée pour les deux cellules photo- électriques amène le potentiel fourni à la grille de V4 à être rédui quand l'éclairement de la cellule V6 est augmenté en raison de l'objet placé dans le chemin allant de la source lumineuse à la cel lule, dans ce cas, un morceau de fil dont les dimensions peuvent se réduire.
Un tel arrangement est désirable puisque, par ce moyen, la disparition d'un objet comme, par exemple, l'interruption du fil dans un procédé de calibrage continu, produit une variation de potentiel maximum à l'anode du tube électromètre, quand le fil est coupé. Ceci rendrait possible l'application de coupe-circuits ou dispositifs semblables à l'équipement de mesure et au dispositif d'enroulement du fil sans causer de saturetion ou de préjudice su tube.
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Dans le dispositif de comparaison décrit ci-dessus, l'épaisseur de fils dans la gamme allant de 0,0127 mm à 3,2 mm (0,0005 inch à 0,125 inch) peut être mesurée, et le mouvement de fil toléré latéralement au maximum est 3,2 mm (# 0,125 inch) sui- vant le diamètre du fil.
Une déviation de lecture de # 16 %sur une longueur de est fournie , cadran de 10 cm. (4,2 inches) la précision étant supérieure à # 1%.
Cependant, la détection n'st pas instantanée par suitè de la constante de temps du circuit détecteur, et dans l'instrument
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décrit dans la présente spéoifioationielle est. de l' ordre de p, 5 seconde, Les facteurs de limitation sont les effets de capacité à la grille du tube électromètre produits par les impédances élevées requises et par l'inertie de mesure. ! Ceci implique que l'indica- tion de mesure donnée à tout moment est un moyen,intégré sur la période précédente d'une demi-seconde qui, lorsque la vitesse de déplacement du fil est connue, détermine; la longueur du fil sur le- quel l'intégration se produit.
Ceci m'est pas en soi-même un incon- vénient puisque ceci donne des indications dans le procédé utilisé, par exemple le procédé de revêtement de fils, tout en ignorant les déviations particulières qui sont généralement sans importance, Pour une intégration sur une,longueur plus! importante . de fil à la même vitesse de déplacement, la constante !de temps peut être augmentée en shuntant la capacité.parasite avec des composantes d'ensemble de valeur convenable.'
Si un dispositif de servo-contrôle est nécessaire, un po- tentiel peut être supprimé (via un circuit d'impédance élevée) à l'anode de V3 ( a ou b); et appliqué par des procédés connus à l'équipement en service.
Avec les procédés de recouvrement connus de fil de oer- tains types, il peut arriver que le diamètre ne soit pas uniforme, par exemple, le fil ten parfois à présenter une section ovale. Une direction seulement peut être mesurés à la fois, mais le système
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adopté est suffisamment souple pour être arrangé de façon à pouvoir lire autant de sections qu'il est nécessaire. Pour faciliter ceci, des dispositifs de comparaison supplémentaires peuvent être placés à un certain angle par rapport à l'engrenage d'origine, ou pres de la position du premier dispositif.
On peut obtenir ainsi la mesure des autres dimensions de la section. Si nécessaire, les voltages désirés peuvent être mélangés après application à leur tube électromètre respectif de manière à ce qu'on puisse lire une indication moyenne de diamètre.
Quand le recouvrement du fil se produit, il est souvent désirable de mesurer l'épaisseur moyenne du recouvrement lui-même sur une période. Ceci peut être aisément réalisé en présentant le fil nu au-delà de la cellule opposée (ou "étalon") à la place du coin comme précédemment décrit. De cette manière, le dispositif enregistrera automatiquement la différence sans'la nécessité de régler à une dimension particulière.', Le compteur est de préférence disposé pour que le zéro soit au bas du cadran gradué ; mais ceci est un simple détail..
On peut noter que dans ce but, le fil nu est supposé être absolument uniforme en diamètre sur toute sa longueur et il en est pratiquement ainsi,
Le fil "étalon", sous la forme d'un morceau de fil échan- tillon, peut aussi-être utilisé au,lieu du coin photographique dans le procédé décrit de comparaison du fil à contrôler.
Finalement, on peut mentionner que, bien que la descrip- tion ait été faite en prévoyant une source lumineuse unique pour les deux cellules photoélectriques, on peut prévoir l'utilisation de sources lumineuses séparées disposées pour donner une similarité
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d'éclairement aux cellules pl?toélectriques, mais cette disposition produit pour des raisons évidentes, un fonctionnement plus incertein
Bien que les principes de la présente invention aient
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faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.